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_posts/2024-03-21-CPP-Memory-Allocation-Explained.md

@@ -18,24 +18,114 @@ keywords: c++, memory-allocation
 
 > 专业解释： 栈是一种先入后出（LIFO）的内存结构，用于存储局部变量和函数调用的控制信息。在C++中，当函数被调用时，函数参数和局部变量会在栈上分配空间，且这一分配过程是自动的，编译器会为我们管理这些内存。内存的分配与释放速度极快，但栈的大小通常是有限制的，且不易调整。一旦函数执行完成，其栈帧（对应的内存块）就会被销毁，相关的内存空间被释放。这种自管理特性意味着栈内存通常不会引起内存泄漏问题。然而，栈的空间有限，对大量数据的存储或者复杂数据结构的创建可能不够用，在这些情况下，通常会选择堆内存分配。
 
+```cpp
+void foo() {
+    int a = 10;    // 'a' 存储在栈上
+    char b = 'x';  // 'b' 也存储在栈上
+}
+
+int main() {
+    foo(); // 当foo函数被调用时, 'a' 和 'b' 被分配在栈上.
+    // 当foo函数返回时, 'a' 和 'b' 被自动释放.
+    return 0;
+}
+```
+
 ## 动态房间（堆）
 
 堆内存像是酒店的长期套房，适合那些需要自定义服务和长期住宿的客人。当你的需求变化多端，需要更多的空间或者要住得更久时，你可以请求一个堆房间。这就像是你向酒店提出特殊要求，他们为你找到一个合适的房间，大小和住宿时长都是你自己定的。不过，不要忘了在离开时退房（释放内存），否则这个房间就会一直空着，造成空间浪费。
 
 > 专业解释：堆内存是由程序运行时动态分配的一块内存区域，提供了灵活的内存大小配置和生命周期管理。不同于栈内存的自动分配和释放，堆内存的分配通常通过 `new` 操作符，在 C++ 中进行，而释放则通过 `delete` 操作符。堆内存适合存储生命周期长于函数调用或者大小超过栈限制的数据。尽管堆提供了更大的灵活性，其管理却完全依赖于程序员，这意味着必须显式地分配和释放内存，以防止内存泄漏或野指针的问题。堆的动态特性允许程序在运行时根据需要扩展或缩减数据结构，但这也意味着相比于栈操作，堆内存分配和释放的过程相对缓慢，且容易产生内存碎片。因此，专业的开发者需要权衡使用堆内存的时机，以兼顾性能和灵活性。
 
+```cpp
+#include <iostream>
+
+int main() {
+    // 动态分配单个整数的内存
+    int *ptr = new int;
+
+    // 给动态分配的整数赋值
+    *ptr = 42;
+
+    // 输出动态分配的整数的值
+    std::cout << "Value of dynamic integer: " << *ptr << std::endl;
+
+    // 释放之前分配的内存
+    delete ptr;
+
+    // 重要：将指针设置为NULL，避免野指针
+    ptr = nullptr;
+
+    return 0;
+}
+```
+
 ## 共享空间（静态存储区）
 
 静态存储区就像是酒店的共享会议室，可以被任何人使用，并且一直保持着开放状态。这部分内存用于存放全局变量和静态变量，一旦分配，在程序的整个生命周期内都是有效的。这类似于你在酒店预订了一个共享空间，无论你在不在，空间都会一直为你保留，并且在你整个逗留期间都可以使用。
 
 > 专业解释：静态存储区是程序运行期间持续存在的内存部分，用来存储程序的全局变量和静态变量；一旦这些变量被初始化，它们会在程序的整个生命周期内保持分配状态，直到程序终止。这种存储方式保证了变量的值在函数调用之间是持久的，不会像自动存储的局部变量那样在其作用域结束时失效。
 
+```cpp
+// 静态存储区的简单使用示例
+
+#include <iostream>
+
+// 全局变量 - 存储在静态存储区
+int globalVariable = 10;
+
+// 静态局部变量 - 也存储在静态存储区
+void staticLocalExample() {
+    static int staticLocalVariable = 50;
+    std::cout << "Static local variable: " << staticLocalVariable << std::endl;
+    staticLocalVariable++;
+}
+
+int main() {
+    std::cout << "Global variable: " << globalVariable << std::endl;
+
+    // 调用函数，显示静态局部变量的值
+    staticLocalExample(); // 输出: Static local variable: 50
+    staticLocalExample(); // 输出: Static local variable: 51
+
+    // 再次显示全局变量的值
+    // 它在整个程序执行期间保持不变，除非被修改
+    std::cout << "Global variable: " << globalVariable << std::endl;
+
+    return 0;
+}
+```
+
 ## 专用 VIP 区（寄存器）
 
 寄存器是最快速的房间，像是酒店的特快专用通道。这些内存非常有限，只用于存储最频繁访问的数据。不是所有客人都能住在这里，只有 VIP（非常重要的程序部件）才有资格。
 
 > 专业解释： 寄存器是 CPU 内的非常小但速度极快的数据存储区域，用于存储那些需要被快速访问和处理的操作数和指令。在程序执行过程中，最常用的变量和最频繁执行的计算结果往往被放置在寄存器中，以提高程序的执行效率。寄存器的数量和大小是固定的，由 CPU 架构决定。编译器通常会在编译过程中进行寄存器分配优化，以确保重要的计算可以尽可能地利用这些高速内存资源。由于寄存器的高速特性，它们通常用于实现快速的算术运算、函数调用的参数传递和局部变量存储，但受限于数量，它们不能用于大量数据的存储。
 
+```cpp
+// 寄存器存储示例 - 适用于理解基础概念，实际中寄存器的分配由编译器优化决定
+
+#include <iostream>
+
+int main() {
+    register int fastVariable = 10; // 建议编译器尽可能将 'fastVariable' 存储在寄存器中
+
+    std::cout << "The value of register variable: " << fastVariable << std::endl;
+
+    // 由于 'fastVariable' 可能存储在寄存器中，我们不能获取它的内存地址
+    // 下面的代码如果取消注释, 将会导致编译错误:
+    // std::cout << "The address of register variable: " << &fastVariable << std::endl;
+
+    return 0;
+}
+
+// 输出: The value of register variable: 10
+```
+
+在这个示例中，变量 `fastVariable` 被建议存储在寄存器中，以便快速访问。关键字 `register` 是向编译器的一个建议，告诉它我们希望这个变量能够存放在寄存器中。然而，是不是真的会被存放在寄存器中，以及哪一个寄存器会被使用，取决于编译器的优化决策。
+
+请注意，在现代C++编译器中，`register` 关键字基本上已经过时，因为现代编译器的优化算法足够智能，能够自主决定哪些变量应该存储在寄存器中。实际编码时，我们很少（如果不是从不）需要手动指示编译器使用寄存器，因为编译器会为我们做出最优决策。
+
 ## 现实中的 C++内存管家
 
 要成为 C++的内存管家，你必须理解每种房型的规则：栈是自动的，快速但有限制；堆是灵活的，但需要手动管理；静态是持久的，但是共享的；而寄存器是最快的，却也是最稀缺的资源。你要做的就是正确地分配这些房间，确保程序的客人有一个舒适的住宿体验！

_posts/2024-03-21-Cpp-Namespace-Demystified.md

@@ -141,7 +141,6 @@ namespace Physics {
 
 理解命名空间的用途与最佳实践，能够帮助开发者更加高效地组织和维护他们的C++代码库，从而减少错误并增强代码的重用性。
 
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 ## 扩展思考
 
 关于C++命名空间的使用价值和最佳实践，以下问题可以引导您深入思考：